ES2231668T3 - PROCEDURE TO PREPARE SILICON CARBIDE. - Google Patents

PROCEDURE TO PREPARE SILICON CARBIDE.

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ES2231668T3 ES02702980T ES02702980T ES2231668T3 ES 2231668 T3 ES2231668 T3 ES 2231668T3 ES 02702980 T ES02702980 T ES 02702980T ES 02702980 T ES02702980 T ES 02702980T ES 2231668 T3 ES2231668 T3 ES 2231668T3
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Abstract

Process for preparing silicon carbide and optionally aluminum and silumin (aluminum silicon alloy) in the same cell, wherein; silicate and/or quartz containing rocks are subjected to electrolysis in a salt melt consisting of a fluoride-containing electrolysis bath, whereby silicon and aluminum are formed in the same bath, and formed aluminum, which may be low alloyed, flow towards the bottom and is optionally drawn off, carbon powder from the cathode material and/or from external sources is added directly to the molten bath or frozen bath in addition to the cathode deposit, the frozen bath and the cathode deposit being crushed before or after the addition of carbon particles; the obtained mixture is melted at a temperature above 1420°C, and SiC is crystallized by cooling.

Description

Procedimiento para preparar carburo de silicio.Procedure for preparing carbide silicon.

La presente invención se refiere a un procedimiento para preparar carburo de silicio en un fundido de sal. Las rocas de sílice y silicato y/o las rocas de silicato que contienen aluminio se usan como material de materia prima, con/sin soda (Na_{2}CO_{3}) y/o caliza (CaCO_{3}) disueltas en fluoruros, en particular criolita.The present invention relates to a procedure for preparing silicon carbide in a salt melt. Silica and silicate rocks and / or silicate rocks that contain aluminum are used as raw material material, with / without soda (Na2CO3) and / or limestone (CaCO3) dissolved in fluorides, in particular cryolite.

Los productos preparados son de alta pureza.The prepared products are of high purity.

El documento WO 95/33870 (la patente EP 763151), en adelante designado como "WO 95", describe un procedimiento para la preparación en continuo y la preparación en lote en una o varias etapas en uno o varios hornos, de silicio (Si), opcionalmente silumin (aleaciones de AlSi) y/o metal de aluminio (Al) en un baño de fundición usando feldespato o rocas que contienen feldespato disueltas en fluoruro. En dicho procedimiento se prepara Si de alta pureza por electrólisis (etapa 1) en un primer horno con un ánodo reemplazable de carbono dispuesto debajo del cátodo, y un cátodo de carbono dispuesto en lo alto del horno. Para la preparación de silumin el electrólito reducido por silicio residual de la etapa I se transfiere a otro horno, y se añade Al (etapa II). Después, el Al se prepara en un tercer horno (etapa III) por electrólisis después de que el Si haya sido eliminado en la etapa I y posiblemente en la etapa II. También describe combinaciones de hornos con una pared de partición en la preparación de las mismas sustancias. Además, se describe el equipo del proceso para el procedimiento.WO 95/33870 (EP 763151), hereinafter referred to as "WO 95", describes a procedure for continuous preparation and batch preparation in one or several stages in one or several furnaces, of silicon (Si), optionally silumin (AlSi alloys) and / or aluminum metal (Al) in a foundry bath using feldspar or rocks that They contain feldspar dissolved in fluoride. In that procedure If high purity is prepared by electrolysis (step 1) in a first furnace with a replaceable carbon anode arranged below of the cathode, and a carbon cathode arranged at the top of the oven. For the preparation of silumin the electrolyte reduced by silicon Stage I residual is transferred to another oven, and Al is added (stage II). Then, Al is prepared in a third oven (stage III) by electrolysis after the Si has been removed in the stage I and possibly stage II. Also describes oven combinations with a partition wall in preparation of the same substances. In addition, the process team is described for the procedure

La presente invención representa un desarrollo más y la mejora del procedimiento anteriormente mencionado.The present invention represents a development more and the improvement of the aforementioned procedure.

El otro desarrollo más importante es que se prepara SiC de alta pureza en Si fundido, como se explica a continuación.The other most important development is that it prepare high purity SiC in molten Si, as explained in continuation.

Una gran mejora es que es posible preparar Si puro (que se convierte en SiC), aleaciones de Al poco aleadas con hierro de baja pureza (aleaciones AlSi) y aleaciones de Al muy aleadas con fósforo de baja pureza (aleaciones SiAl) en el mismo horno (etapa 1) variando tales parámetros como la selección de la materia prima, la densidad de corriente (voltaje) y el tiempo. Las proporciones de los productos de Si y Al son ajustadas por la selección de la materia prima y la densidad de corriente catódica (voltaje) en el baño de electrólisis y la manipulación mecánica de los cátodos. Además, la composición de Al-(aleación de AlSi) como se refiere en este documento, es una aleación de Al con una cantidad de Si que es inferior que la de una mezcla eutéctica (12% de Si, 88% de Al). En proporción, una aleación muy aleada (aleación de SiAl) como se indica en este documento es una aleación que tiene un contenido de Si superior al de una mezcla eutéctica.A big improvement is that it is possible to prepare Yes pure (which becomes SiC), Alloy alloys slightly alloyed with low purity iron (AlSi alloys) and Al alloys very alloys with low purity phosphorus (SiAl alloys) in it oven (stage 1) varying such parameters as the selection of the Raw material, current density (voltage) and time. The Proportions of Si and Al products are adjusted by the Raw material selection and cathodic current density (voltage) in the electrolysis bath and the mechanical manipulation of The cathodes In addition, the composition of Al- (AlSi alloy) as referenced in this document, it is an Al alloy with an amount of Si which is lower than that of a eutectic mixture (12% of Si, 88% of Al). In proportion, a very alloyed alloy (alloy of SiAl) as indicated in this document is an alloy that has a Si content higher than that of a eutectic mixture.

De acuerdo con la presente invención se proporciona un procedimiento para preparar carburo de silicio de acuerdo con las características de la reivindicación 1.In accordance with the present invention, provides a process for preparing silicon carbide of according to the characteristics of claim 1.

La soda puede añadirse al baño de electrólisis de modo que dicho baño será básico si se usa cuarzo, para evitar la pérdida de Si en la forma volátil de SiF_{4}. Con altas concentraciones de soda se reduce el punto de fusión de la mezcla, y el uso de fluoruros añadidos disminuye. La caliza se añade si fuera necesario para reducir la absorción de fósforo en el Si depositado sobre el cátodo.Soda can be added to the electrolysis bath of so that said bathroom will be basic if quartz is used, to avoid loss of Si in the volatile form of SiF_ {4}. With high soda concentrations the melting point of the mixture is reduced, and the use of added fluorides decreases. Limestone is added if it were necessary to reduce phosphorus absorption in the deposited Si On the cathode

En conexión con la cristalización los fluoruros preferiblemente deberían ser ácidos.In connection with crystallization fluorides preferably they should be acidic.

Una nueva propiedad de acuerdo con la invención es que el carbono que tiene o que ha sido tomado del cátodo (por ejemplo como virutas) o de fuentes externas, se mezcla con silicio (en el electrólito). El polvo de carbono entonces puede tanto añadirse al baño fundido y/o como añadirse al baño congelado sólido y/o al depósito del cátodo. Si el baño fundido o el baño congelado se usan el depósito del cátodo debe ser raspado por adelantado en el baño. El carbono se mezcla con las fracciones deseadas y se tritura al tamaño de grano deseado. La mezcla obtenida que consiste en Si, electrólito y C o bien se funde directamente o preferiblemente se somete a tratamiento ácido como se describe debajo. Si se emplea el tratamiento ácido, la fusión del polvo tratado por ácido corresponderá a la etapa III. El carbono en cualquier caso debe ser añadido en exceso estequiométrico para obtener una conversión completa a SiC en el procedimiento de fusión de Si, etapas II y III.A new property according to the invention is that the carbon that it has or that has been taken from the cathode (by example as chips) or from external sources, mixed with silicon (in the electrolyte). The carbon dust can then both be added to the molten bath and / or how to be added to the solid frozen bath and / or to the cathode deposit. If the molten bath or the frozen bath are used the cathode deposit should be scraped in advance in bathroom. The carbon is mixed with the desired fractions and is crush to the desired grain size. The obtained mixture consisting in Si, electrolyte and C either melts directly or preferably it is subjected to acid treatment as described below. If acid treatment is used, powder fusion treated by acid will correspond to stage III. Carbon in any case must be added in stoichiometric excess to get a complete conversion to SiC in the merger procedure of Si, stages II and III.

Una alternativa ventajosa es que se añade H_{2}SO_{4} concentrado al depósito del cátodo no tratado, pulverizado (etapa II) que contiene 20% de Si, y/o el baño pulverizado (electrólito) que contiene 20% de Si después de que el depósito del cátodo haya sido raspado en el baño, y carbono. Las fracciones en polvo al principio causan una concentración de Si de aproximadamente el 50% porque el ácido sulfúrico tiene un buen efecto en disolver la criolita. Esta mezcla del 50% de Si y otros productos residuales, es decir, sulfatos ácidos, representan una sustancia pegajosa que debe ser tratada posteriormente. Diluyendo la mezcla con agua y añadiendo HCl en cantidades diluidas durante algún tiempo se logra una liberación muy buena de granos de Si que flotan en la superficie. La adición de HCl tiene además el efecto del refino de Si, de modo que la mezcla en polvo no queda pegajosa. En esta manera es posible obtener un aumento de la concentración de Si junto con C en una mezcla de granos de Si/C/electrolito con una consistencia de arena en agua. Esta consistencia de arena en agua tiene el efecto de que la mezcla es fácil de filtrar y de que se lave con agua y se seque a temperatura ambiente. Como una consecuencia del aumento de la concentración de Si y C en la mezcla en polvo, el uso de una clasificadora hidráulica como separador (documento WO 97) se hace superfluo. Lo que pasa es que la mezcla ácida reacciona gradualmente con el electrólito y lo disuelve. Los granos de Si que en parte se embeben en el electrólito, se liberan gradualmente y entran en contacto con la mezcla ácido/agua. El agua ácida ataca las contaminaciones en Si y C, que principalmente consisten en metales. Se forma gas hidrógeno sobre la superficie y en los poros de los granos de C y Si, causando una elevación de hasta ácido muy diluido. Además del hecho de que Si (d = 2,3 g/cm^{3}) y C (d = 2,1 g/cm^{3}) flotan sobre la superficie del agua, los granos de C y Si se mantendrán hasta que sean sacados lejos de la superficie. El refino de los granos de Si también ha sido mejorado además de la concentración, porque los ácidos entran mejor en contacto durante un tiempo más largo con los granos de C y Si liberados. (Los granos de C y Si son tan puros que se ponen por debajo del límite de detección para todos los elementos analizados con el equipo de microsonda. Esto significa que no hay ningún método de análisis que pueda determinar Si más puro que aproximadamente 99,99% dado que es imposible concentrar Si a aproximadamente el 100% a partir de una mezcla de granos de Si/C/electrolito).An advantageous alternative is that it is added H 2 SO 4 concentrated to the deposit of the untreated cathode, sprayed (stage II) containing 20% Si, and / or the bath sprayed (electrolyte) containing 20% Si after the cathode deposit has been scraped in the bath, and carbon. The powder fractions initially cause a Si concentration of approximately 50% because sulfuric acid has a good effect in dissolving the cryolite. This mixture of 50% Si and others residual products, that is, acid sulfates, represent a sticky substance that must be treated later. Diluting the mix with water and adding HCl in dilute amounts during some time a very good release of grains of Si is achieved that float on the surface. The addition of HCl also has the effect of the Si refining, so that the powder mixture is not sticky. In this way it is possible to obtain an increase in the concentration of If together with C in a mixture of Si / C / electrolyte grains with a consistency of sand in water. This consistency of sand in water it has the effect that the mixture is easy to filter and that it wash with water and dry at room temperature. Like a consequence of the increase in the concentration of Si and C in the mixture powder, the use of a hydraulic sorter as a separator (WO 97) becomes superfluous. What happens is that the mixture acid reacts gradually with the electrolyte and dissolves it. The Si grains that are partly embedded in the electrolyte, are released gradually and come into contact with the acid / water mixture. Water acid attacks the contamination in Si and C, which mainly They consist of metals. Hydrogen gas forms on the surface and in the pores of the grains of C and Si, causing an elevation of until very dilute acid. In addition to the fact that Si (d = 2.3 g / cm3) and C (d = 2.1 g / cm3) float on the surface of the water, the grains of C and Si will remain until they are removed away from the surface. Si grain refining has also been improved in addition to concentration, because acids enter better in contact for a longer time with the grains of C and If released. (The grains of C and Si are so pure that they get below the detection limit for all the analyzed elements with the microwave equipment. This means that there is no method  of analysis that can determine if more pure than approximately 99.99% since it is impossible to concentrate Yes at approximately 100% from a mixture of Si / C / electrolyte grains).

Ejemplo 1Example 1

(A partir del documento WO 95)(From document WO 95)

I. Un feldespato del tipo CaAl_{2}Si_{2}O_{8} que contiene 50% de SiO_{2}, 31% de Al_{2}O_{3} y 0,8% de Fe_{2}O_{3}, fue disuelto en criolita y electrolizado con una densidad de corriente catódica de 0,05 A/cm^{2} (U = 2,5-3,0 V) durante 18,5 horas. En el depósito alrededor del cátodo se formó Si altamente purificado separado de los pequeños granos de FeSi. En el electrólito disuelto se formó Al_{2}O_{3}. No se formaba Al cuando la densidad de corriente era tan baja.I. A feldspar of the type CaAl_ {2} Si_ {2} O_ {8} containing 50% of SiO2, 31% of Al 2 O 3 and 0.8% Fe 2 O 3, was dissolved in cryolite and electrolyzed with a cathode current density of 0.05 A / cm2 (U = 2.5-3.0V) for 18.5 hours. At deposit around the cathode formed if highly purified separated from the small grains of FeSi. In the dissolved electrolyte Al 2 O 3 was formed. Al was not formed when the density of Current was so low.

Como no se formó Al en el baño (el electrólito que contenía Al^{3+}) esta fue la razón por la que el baño fue retirado de este horno (etapa I) y llevado a otro horno (etapa II) en el que los residuos de Si y Si (IV) fueron eliminados por adición de Al antes de la electrólisis y la preparación de Al en un tercer horno (etapa III). (Véase el documento WO 95).How Al was not formed in the bathroom (the electrolyte containing Al 3+) this was the reason why the bathroom was removed from this oven (stage I) and taken to another oven (stage II) in which the residues of Si and Si (IV) were eliminated by addition of Al before electrolysis and preparation of Al in a third oven (stage III). (See WO 95).

II. El depósito del cátodo que contenía aproximadamente el 20% de Si fue retirado del cátodo. Además el carbono (grafito, C) del cátodo siguió. La mezcla obtenida de polvo era ácido lavado como se describe anteriormente para obtener una mezcla en la que la concentración de Si y C había sido aumentada.II. The cathode deposit it contained approximately 20% of Si was removed from the cathode. Also the Carbon (graphite, C) of the cathode followed. The mixture obtained from powder was acid washed as described above to obtain a mixture in which the concentration of Si and C had been increased

III. La mezcla de II junto con los residuos de fluoruros ácidos fue derretida por encima de 1420º. El Si cristalizado contenía grandes áreas con SiC "altamente purificado" como se demuestra por el análisis de microsonda. La pureza en la muestra era del 99,997% de SiC en una matriz que consistía en Si del 99,997-99,99999%.III. The mixture of II together with the residues of Acid fluorides were melted above 1420º. He does crystallized contained large areas with SiC "highly purified "as demonstrated by the microwave analysis. The sample purity was 99.997% SiC in a matrix that It consisted of 99.997-99.99999% Si.

Conclusión: La razón por la que no sólo fue obtenido SiC era un déficit estequiométrico de carbono en el fundido de Si, etapas II-III. La razón por la que Si sólo y no Al fue formado en la etapa I en este caso era la baja densidad de corriente (voltaje). Conclusion : The reason why not only SiC was obtained was a stoichiometric carbon deficit in the Si melt, stages II-III. The reason why Yes only and not Al was formed in stage I in this case was the low current density (voltage).

Ejemplo 2Example 2

(Procedimiento alternativo para la etapa I con formación de Al)(Alternative procedure for stage I with formation of To the)

Un diorita (roca) que contiene feldespato y cuarzo, analizada que contenía 72% de SiO_{2}, 16% de Al_{2}O_{3} y 1,4% de Fe_{2}O_{3}, fue disuelta en criolita y electrolizada a una densidad de corriente catódica de 0,5-1,6 A/cm^{2} (U = 2,5-8,0 V) durante 16,5 horas. En el depósito alrededor del cátodo se formaron muchos granos pequeños de Si altamente purificado y FeSi separados. Debajo del electrólito se formó Al (aleación de AlSi poco aleada) y ésta tenía un bajo contenido de hierro.A diorite (rock) that contains feldspar and quartz, analyzed containing 72% SiO2, 16% of Al 2 O 3 and 1.4% Fe 2 O 3, was dissolved in cryolite and electrolyzed at a cathodic current density of 0.5-1.6 A / cm2 (U = 2.5-8.0 V) for 16.5 hours. In the deposit around the cathode they formed Many small grains of highly purified Si and FeSi separated. Al (low alloy AlSi alloy) was formed under the electrolyte and It had a low iron content.

Conclusión: La razón por la que se formaron tanto Si como Al en la etapa I era la alta densidad de corriente (voltaje). La razón por la que el Al (aleación de AlSi) tiene un bajo contenido de hierro era que los granos de FeSi permanecieron en el depósito sobre el cátodo. Conclusion : The reason why both Si and Al were formed in stage I was the high current density (voltage). The reason why Al (AlSi alloy) has a low iron content was that FeSi grains remained in the cathode deposit.

No fue añadido carbono en el experimento. Por lo tanto no pudo formarse SiC.No carbon was added in the experiment. For the so much could not form SiC.

Debe esperarse que si se añade carbono al Si regularmente más puro, la pureza del SiC resultante también será aumentada.It should be expected that if carbon is added to the Si regularly purer, the purity of the resulting SiC will also be increased

Ejemplo 3Example 3

(Procedimiento alternativo para la etapa I con formación de Al)(Alternative procedure for stage I with formation of To the)

Fue disuelto cuarzo que contenía cerca del 99,9% de SiO_{2} en criolita (Na_{3}AlF_{6}), fue mezclado con soda del 5% (Na_{2}CO_{3}) y electrolizado con una densidad de corriente catódica de 0,5 A/cm^{2} (U = 6-7 V) durante 44 horas. En el depósito alrededor del cátodo se formó Si altamente purificado. La mayor parte (12 kg) del depósito del cátodo fue empujado dentro del baño (el electrólito). El depósito del cátodo restante (8 kg) fue sacado con los cátodos junto con los residuos del ánodo. El depósito del cátodo fue retirado fácilmente de los cátodos y fue mezclado con el electrólito en el baño. Ambos contenían el 20% de Si. Pequeñas cantidades de Al (aleación de AlSi poco aleada) fueron formadas, que era baja en hierro y fósforo. Las aleaciones de AlSi pobres en hierro y fósforo son definidas como < 130 ppm de Fe y < 8 ppm de P. El análisis de Al mostró 8% de Si, 110 ppm de Fe y 0,08 ppm de P. El silicio cristalizado contenía un total de contaminación de 3 ppm correspondiente a 99,9997% de Si.Quartz containing about 99.9% was dissolved SiO2 in cryolite (Na3 AlF6), was mixed with soda 5% (Na2CO3) and electrolyzed with a density of cathode current of 0.5 A / cm2 (U = 6-7 V) for 44 hours Yes was formed in the deposit around the cathode highly purified Most (12 kg) of the cathode deposit  It was pushed into the bathroom (the electrolyte). The deposit of remaining cathode (8 kg) was taken out with the cathodes together with the anode residues The cathode deposit was easily removed of the cathodes and was mixed with the electrolyte in the bathroom. Both of them They contained 20% of Si. Small amounts of Al (AlSi alloy little alloyed) were formed, which was low in iron and phosphorus. The AlSi alloys poor in iron and phosphorus are defined as <130 ppm Fe and <8 ppm P. The Al analysis showed 8% of Si, 110 ppm of Fe and 0.08 ppm of P. The crystallized silicon it contained a total contamination of 3 ppm corresponding to 99.9997% of Si.

Conclusión: La razón por la que tanto Si como Al fueron formados en la etapa I era la alta densidad de corriente (voltaje). El Al provenía de criolita electrolizado. La razón por la que Al (la aleación de AlSi) estaba ahora muy aleada con Si, era que el Si del depósito del cátodo comenzaba a disolverse en Al. La razón por la que la aleación de Al era pobre en hierro y fósforo era que las materias primas al principio eran bajas en hierro y fósforo. Conclusion : The reason why both Si and Al were formed in stage I was the high current density (voltage). Al came from electrolyzed cryolite. The reason why Al (the AlSi alloy) was now very much altered with Si, was that the Si of the cathode deposit began to dissolve in Al. The reason why Al's alloy was poor in iron and phosphorus was that The raw materials were initially low in iron and phosphorus.

El silicio junto con los residuos de los pequeños granos de FeSi preparados por el refinamiento ácido que se describe anteriormente sin la adición de carbono, contiene un total de 75 ppm de Fe y aproximadamente 15 ppm de P. La mezcla de polvo de Si concentrada contenía 80% de Si o más del 80% de Si. Después de la cristalización de Si del fundido de Si, el Si contenía sólo contaminaciones en 3,0 ppm. Una mezcla de escoria con los fluoruros ácidos en Si promoverán la formación de un SiC todavía más puro. En una cristalización posible de SiC de un fundido de Si refinado de fluoruro que contiene también carbono, hay que esperar un contenido aún inferior de contaminaciones en SiC que el demostrado en el ejemplo 1.The silicon together with the small waste FeSi grains prepared by the acid refinement described previously without the addition of carbon, it contains a total of 75 ppm of Fe and approximately 15 ppm of P. Si powder mixture concentrated contained 80% Si or more than 80% Si. After the Si crystallization of the Si melt, the Si contained only Contamination at 3.0 ppm. A mixture of slag with fluorides Si acids will promote the formation of an even purer SiC. In a possible crystallization of SiC from a refined Si melt of fluoride that also contains carbon, you have to wait for a content even lower contamination in SiC than the one shown in the Example 1.

Si se desea preparar Al junto con Si, la densidad de corriente catódica debe ser relativamente alta, al menos superior a 0,05 A/cm^{2}, preferiblemente superior a 0,1, en particular superior a 0,2 A/cm^{2}. Un límite superior es aproximadamente 2, preferiblemente aproximadamente 1,6 A/cm^{2}. Además de la formación de aluminio con una alta densidad de corriente, la velocidad de electrólisis también aumenta con el aumento de la densidad de corriente catódica.If you want to prepare Al together with Si, the density of cathodic current must be relatively high, at least higher at 0.05 A / cm2, preferably greater than 0.1, in particular greater than 0.2 A / cm2. An upper limit is approximately 2, preferably about 1.6 A / cm2. Besides the formation of aluminum with a high current density, the electrolysis rate also increases with increasing cathode current density.

Con la electrólisis fue encontrado que la pureza de Si estaba en el intervalo de 99,92-99,99%. Previamente, (documento WO95), para concentrar el Si a aproximadamente el 20% además del depósito de cátodo, el depósito del cátodo fue triturado tanto como fue posible de tal modo que tanto los granos libres como los parcialmente no libres de Si flotaran por encima y pudieran ser recogidos en la superficie en un líquido pesado que consiste en mezclas diferentes de C_{2}H_{2}Br_{4}/acetona con una densidad de hasta 2,96 g/cm^{3}. El Si en forma sólida tiene una densidad de 2,3 g/cm^{3} y flotará por encima, mientras que los sólidos de criolita tienen una densidad de 3 g/cm^{3} y permanecerán en el fondo. Después de la filtración y el secado del polvo para la eliminación del líquido pesado, las fracciones de concentración diferente fueron mezcladas con agua/H_{2}SO_{4}/HCl para refinar el Si.With electrolysis it was found that purity of Si was in the 99.92-99.99% range. Previously, (document WO95), to concentrate Si a approximately 20% in addition to the cathode deposit, the deposit of the cathode was crushed as much as possible so that both free and partially non-Si grains float above and could be picked up on the surface in a heavy liquid consisting of different mixtures of C 2 H 2 Br 4 / acetone with a density of up to 2.96 g / cm3. Si in solid form has a density of 2.3 g / cm3 and will float above, while the solids of Cryolite have a density of 3 g / cm3 and will remain in the background. After filtration and drying of the powder for heavy liquid removal, concentration fractions different were mixed with water / H 2 SO 4 / HCl to refine he does.

En el documento WO97/27143, en adelante designado como "WO 97", fueron añadidos en este orden agua, HCl y H_{2}SO_{4} al depósito del cátodo triturado, que contenía 20% de Si, para refinar el Si con NaOH diluido que se formó añadiendo agua. Entonces se trató de concentrar el polvo que contenía Si refinado con HCl, con H_{2}SO_{4} concentrado.In WO97 / 27143, hereinafter designated as "WO 97", water, HCl and H 2 SO 4 to the crushed cathode tank, which contained 20% Si, to refine the Si with dilute NaOH that was formed by adding Water. Then he tried to concentrate the powder that contained Si refined with HCl, with concentrated H2SO4.

Ni en WO 95 ni en WO 97 el Si fue concentrado más que a aproximadamente el 40%. La razón de esto es que fueron hidrolizados los complejos de fluorooxosilicato en el depósito del cátodo en agua y NaOH para formar una sílice difícilmente soluble hidratada. Como consecuencia de esto, una adición de H_{2}SO_{4} después del tratamiento con el agua no logró el efecto de concentración que se tiene cuando se añade directamente al polvo seco no tratado. El HCl concentrado no tiene ningún efecto de concentración esencial porque contiene mucha agua en contraste con el H_{2}SO_{4}concentrado. En WO 97 fue usada una clasificadora hidráulica para concentrar más Si. Esto da como resultado sólo una concentración insignificante.Neither in WO 95 nor in WO 97 the Si was concentrated more than about 40%. The reason for this is that they were hydrolyzed fluorooxosilicate complexes in the tank of cathode in water and NaOH to form a hardly soluble silica hydrated As a consequence of this, an addition of H 2 SO 4 after the treatment with the water did not achieve the effect of concentration that is taken when added directly to the powder dry untreated The concentrated HCl has no effect of essential concentration because it contains a lot of water in contrast to the concentrated H 2 SO 4. In WO 97 a sorter was used hydraulic to concentrate more Si. This results in only one insignificant concentration

Cuando principalmente se desea preparar SiC, se usa una roca que contiene cuarzo adecuadamente como material de partida. Si el Al es también de interés, se usa adecuadamente una roca que contiene un feldespato rico en Al, por ejemplo anortita (CaAl_{2}Si_{2}O_{8}).When it is mainly desired to prepare SiC, it use a rock that contains quartz properly as a material of departure. If Al is also of interest, a rock containing a feldspar rich in Al, for example anortite (CaAl_ {2} Si_ {2} O_ {8}).

El Si puede ser fundido junto con el Al preparado en la electrólisis (etapa 1), para formar aleaciones de AlSi poco aleadas pobres en Fe y pobres en P, y/o aleaciones de SiAl muy aleadas que son aleaciones deseadas en muchas conexiones.Si can be fused together with Al prepared in electrolysis (stage 1), to form AlSi alloys little poor alloys in Fe and poor in P, and / or SiAl alloys very alloys that are desired alloys in many connections.

Tanto las aleaciones de SiAl muy aleadas como las aleaciones de AlSi poco aleadas pueden ser disueltas en HCl o H_{2}SO_{4}. El Al va en la solución y se forma polvo de Si "puro" (aproximadamente Si del 100%), sin electrólito. A partir del Al disuelto se forman productos puros de AlCl_{3} y Al_{2}(SO_{4})_{3}.Both very alloyed SiAl alloys and Alloy alloys with low alloys can be dissolved in HCl or H_ {SO} {4}. Al goes into the solution and Si powder forms "pure" (approximately 100% Si), without electrolyte. Starting from the dissolved Al pure AlCl 3 products are formed and Al 2 (SO 4) 3.

En lo que concierne al equipo es adecuado que las paredes que consisten en grafito en el horno de electrólisis puedan ser sustituidas ventajosamente por SiC o SiC unido a nitruro de silicio.As regards the equipment, it is appropriate that the walls consisting of graphite in the electrolysis furnace can be advantageously substituted by SiC or SiC bound to nitride of silicon.

Las paredes del horno de electrólisis no tienen que consistir en Si (documento WO 95, figura 2 número 4). Además, el Si no tiene que cubrir el tronco del ánodo, porque no ocurre un salto de corriente entre el cátodo y el ánodo, incluso cuando crecen juntos.The walls of the electrolysis oven do not have which consist of Si (WO 95, figure 2 number 4). Further, If you do not have to cover the trunk of the anode, because a power jump between the cathode and the anode, even when they grow  together.

Claims (7)

1. Un procedimiento para preparar carburo de silicio en el que:1. A procedure for preparing carbide silicon in which:
I.I.
silicato y/o rocas que contienen cuarzo se someten a electrólisis en una fundido de sal que consiste en un baño de electrólisis que contiene fluoruro, por el que se forma silicio en el mismo baño y en un depósito en el cátodo,silicate and / or rocks containing quartz undergo electrolysis in a salt melt consisting of a electrolysis bath containing fluoride, by which it is formed silicon in the same bathroom and in a cathode deposit,
II.II.
se añade polvo de carbono del material del cátodo y/o de fuentes externas directamente al baño fundido o al baño congelado además del depósito del cátodo, siendo triturados el baño congelado y el depósito del cátodo antes o después de la adición de partículas de carbono;be add carbon powder from the cathode material and / or sources external directly to the molten bath or the frozen bath in addition to the cathode deposit, the frozen bath and the cathode deposit before or after the addition of particles of carbon;
III.III.
se añaden ácido sulfúrico concentrado y luego ácido clorhídrico y agua al producto de la etapa II;be add concentrated sulfuric acid and then hydrochloric acid and water to the product of stage II;
IV.IV.
la mezcla obtenida de los granos de Si liberados y las partículas de carbono que flotan en la superficie junto con la escoria se funden a una temperatura superior a 1420ºC y se cristaliza SiC enfriando.the mixture obtained from the released Si grains and particles of carbon floating on the surface along with the slag melts at a temperature above 1420 ° C and SiC crystallizes cooling
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que tanto el ánodo como el cátodo están preparados a partir de grafito, y el ánodo se coloca bajo el cátodo.2. The procedure according to the claim 1, wherein both the anode and the cathode are prepared from graphite, and the anode is placed under the cathode. 3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que se elimina una cantidad de grafito del cátodo y/o se añade externamente de tal modo que la cantidad de carbono sea mayor que la cantidad estequiométrica de carbono en SiC.3. The procedure according to the claim 2, wherein an amount of graphite is removed from the cathode and / or is added externally such that the amount of carbon is greater than the stoichiometric amount of carbon in Sic. 4. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el baño de electrólisis que contiene fluoruro comprende criolita.4. The procedure according to any of claims 1-3, wherein the bath of Electrolysis containing fluoride comprises cryolite. 5. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que se usan soda (Na_{2}CO_{3}) y caliza (CaCO_{3}) en el baño de electrólisis.5. The procedure according to any of claims 1-4, wherein soda is used (Na 2 CO 3) and limestone (CaCO 3) in the bath of electrolysis. 6. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que se usan rocas que contienen cuarzo como material de partida.6. The procedure according to any of claims 1-5, wherein rocks are used containing quartz as a starting material. 7. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que se agita un electrólito básico, neutro o preferiblemente ácido que contiene fluoruro en la etapa III en la mezcla de polvo de silicio fundido y de carbono, que gradualmente cristaliza en SiC.7. The procedure according to any of claims 1-6, wherein a basic, neutral or preferably acidic electrolyte containing fluoride in stage III in the mixture of molten silicon powder and of carbon, which gradually crystallizes in SiC.
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